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  光動力治療（PDT）作為一種常見的癌癥治療方法，利用可見光或近紅外光激活光敏劑并將氧氣轉(zhuǎn)化成活性氧，從而誘導細胞死亡。由于激發(fā)波長短，近紅外光的穿透深度小于4 mm。而放療（RT）采用高劑量的X射線作為激發(fā)源來殺死癌細胞和縮小腫瘤，卻不受穿透深度的限制。閃爍體是一種可以將X射線轉(zhuǎn)換為紫外/可見光的材料，在裝載各種光敏劑（PSs）后可以實現(xiàn)X射線誘導的PDT（放射動力療法，RDT）。但是，基于閃爍體的RDT過程很復雜，涉及到入射輻射，電子-空穴對，發(fā)光離子和相鄰PS之間的能量轉(zhuǎn)換。而由具有高原子序數(shù)的金屬離子和PS構成的金屬有機骨架納米材料（NMOF）可以將從X射線吸收的能量通過光電子的非彈性散射的方式直接轉(zhuǎn)移到配位的PS上，從而激活PS來實現(xiàn)RDT。到目前為止，已發(fā)表的由Hf^{4 +}和傳統(tǒng)PS構成的NMOF主要表現(xiàn)為層狀結(jié)構，并且不同的層之間很容易彼此融合和堆疊，這將導致熒光猝滅和單線態(tài)氧（SO）產(chǎn)率降低。另一方面，沒有表面修飾的NMOF，僅僅局限于局部的瘤內(nèi)注射來實現(xiàn)RT和RDT。

圖1. Hf-AIE CPN的合成與修飾過程示意圖。

  傳統(tǒng)PS在納米顆粒中因為π-π堆積作用會導致發(fā)射猝滅和SO減少，從而導致不理想的診療效果。這種現(xiàn)象稱為聚集導致的猝滅（ACQ）效應。隨后，人們設計了具有聚集誘導發(fā)光效應的PS（AIE PS）來有效避免上述缺點。這種AIE PS主要得益于分子間距離控制得當和聚集狀態(tài)下分子內(nèi)運動受限。然而，由于AIE PS的轉(zhuǎn)子結(jié)構和設計策略，使得AIE PS的激發(fā)波長仍然局限于短波長范圍。因此，該團隊通過AIE PS與高原子序數(shù)Hf離子的配位作用制備了一種新的配位聚合物納米顆粒（CPN），并利用X射線作為激發(fā)源，實現(xiàn)了有效的RDT從而解決了AIE PS激發(fā)波長短的先天缺陷。

圖2. Hf-AIE-PEG-DBCO的活體治療機理。

  在該體系中，Hf⁴⁺不僅可以用作放射增敏劑來吸收X射線并沉積輻射能量來增強RT，還可以作為能量轉(zhuǎn)換器將從X射線吸收的能量傳遞到TPEDC-DAC（AIE PS）來實現(xiàn)RDT。經(jīng)過表面修飾后，Hf-AIE-PEG具有良好的生物相容性。此外，為了增強CPN在腫瘤的富集并延長其在腫瘤的滯留時間，該團隊在體系中應用了生物正交點擊化學，將二苯并環(huán)辛炔修飾的CPN（Hf-AIE-PEG-DBCO）與通過糖代謝工程技術在細胞膜上形成的疊氮基團偶聯(lián)。在靜脈注射Hf-AIE-PEG-DBCO后，由于X射線的高穿透性，生物正交輔助RT和RDT組合療法實現(xiàn)了對癌細胞的有效殺傷，而未表現(xiàn)出明顯的生物毒性。

  以上成果發(fā)表在Advanced Materials (Adv. Mater. 2021, 2007888)上。論文的第一作者為新加坡國立大學化學與生物分子工程系博士后劉晶晶，通訊作者為劉斌教授，共同通訊作者為蘇州大學劉莊教授。

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202007888